KR101613263B1 - Method and Apparatus for managing life of battery bank - Google Patents
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Abstract
배터리 뱅크의 수명을 효율적으로 관리하고 연장할 수 있는 배터리 뱅크의 수명 관리 방법이 제시되는데, 개별 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값을 모니터링 하면서 배터리 뱅크 유닛이 소정의 수명연장 필요 임계치에 다다르면 이를 식별한 후, 다른 배터리 뱅크 유닛이 정상으로 전원을 공급하는 중에 식별된 배터리 뱅크 유닛에는 DC/DC 컨버터를 통하여 고주파의 전기 펄스를 가함으로써 전극에 축적된 전기화학 반응 저해 물질을 털어내도록 한다. A method for managing the life of a battery bank that can efficiently manage and extend the life of the battery bank is disclosed. When the life characteristic value of each battery bank unit is monitored, if the battery bank unit reaches a predetermined lifetime extension required threshold, , A high-frequency electric pulse is applied to the battery bank unit identified while the other battery bank unit normally supplies power, thereby shaking off the electrochemical reaction inhibitor accumulated on the electrode.
Description
본 발명은 배터리 뱅크 유닛의 수명을 온라인으로 모니터링하면서 배터링 뱅크의 수명을 효율적으로 관리하기 위한 방법과 장치에 관한 발명이다.
본 발명은 한국 산업기술평가관리원의 60kW급 에너지저장 시스템을 위한 지능형 에너지 전력반도체IC 개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 10048822, 과제명: 60kW급 에너지저장 시스템을 위한 지능형 에너지 전력반도체IC 개발]. The present invention relates to a method and apparatus for efficiently managing the life of a battery bank while monitoring the life of the battery bank unit on-line.
The present invention is derived from a research carried out as a part of the development of an intelligent energy power semiconductor IC for a 60 kW class energy storage system of Korea Industrial Technology Evaluation and Management Institute [assignment number: 10048822, title: 60 kW class energy storage system Development of Intelligent Energy Power Semiconductor IC].
배터리 뱅크 유닛은 배터리 뱅크라는 규모가 큰 배터리 단위 집합체의 일부를 말한다. 하나의 배터리가 배터리 뱅크 유닛을 이룰 수도 있고, 직병렬로 연결된 배터리 다수가 하나의 배터리 뱅크 유닛을 이룰 수 있는데, 이러한 배터리 뱅크 유닛 다수가 모여 큰 규모의 배터리 뱅크를 이루게 된다. A battery bank unit refers to a part of a large-sized battery unit assembly called a battery bank. One battery may constitute a battery bank unit, and a plurality of batteries connected in series and in parallel may constitute one battery bank unit, and many of these battery bank units may form a large-scale battery bank.
이러한 배터리 뱅크 유닛의 집합체인 대규모의 배터리 뱅크는 IDC(인터넷 데이터 센터)나 UPS(무정전 전원장치) 등 산업전기 분야 여러 곳에서 쓰이게 된다. A large battery bank, a collection of these battery bank units, is used in many industrial electrical applications, such as IDC (Internet Data Center) and UPS (Uninterruptible Power Supply).
배터리 제작 업체의 경우 동일 제작 롯(lot)-예를 들어 일정한 기간과 장소 - 에서 생산된 배터리를 유닛으로서 배터리 뱅크를 이루어 사용하도록 권장하지, 서로 다른 롯에서 생산된 배터리를 함께 배터리 뱅크의 일부로 구성시켜 사용하는 것을 금하고 있다. 즉, 같은 조건에서 배터리를 제작한다 하더라도 몇 달 시간 차이가 생기면 일찍 생산된 것은 후에 생산된 것에 비해 이미 수명이 짧을 수 밖에 없으므로 배터리 뱅크 전체의 수명이 일찍 생산된 배터리에 의해 결정될 수 밖에 없게 된다. In the case of battery manufacturers, it is recommended to use the same production lot (for example, a certain period and place) - a battery bank is used as a unit, and the batteries produced in different lots are configured together as a part of the battery bank Is prohibited. In other words, even if the battery is manufactured under the same conditions, if the time difference is several months, the battery produced earlier is inevitably shorter in life than that produced later, so the battery life of the entire battery bank is determined by the battery produced earlier.
이와 같이 배터리 뱅크의 개별 유닛의 수명이 제대로 모니터링되지 않으면 결국 가장 취약한 배터리 뱅크 유닛의 수명 연한에 따라 배터리 뱅크 대부분의 충전지가 충분히 사용할 수 있음에도 불구하고 전체 배터리 뱅크를 폐기 및 교체하는 것이 산업계의 현실이다. 배터리 뱅크 유닛이 개별적으로 착탈 가능하고 이들 배터리 뱅크 유닛의 수명을 온라인으로 모니터링하면서 배터리 뱅크를 효율적으로 사용하는 발명으로서 출원번호 10-2013-0068644 (배터리 뱅크의 온라인 수명 모니터링 방법 및 장치)에 따른 발명이 제시된 바 있다. 제시된 발명에 따르면 배터리 뱅크의 온라인 수명을 모니터링 할 수 있는데, 만일 모니터링을 통해 수명이 다른 배터리 뱅크 유닛보다 짧아지고 있는 배터리 뱅크 유닛의 수명 단축을 다소간 지연시킬 수 있다면 배터리 뱅크 사용의 효율은 훨씬 높아질 것이다. As such, if the life of individual units of the battery bank is not properly monitored, it is the reality of the industry to dispose and replace the entire battery bank, although the rechargeable battery of most of the battery banks can be fully used depending on the life of the weakest battery bank unit . An invention in which battery bank units are individually detachable and use the battery bank efficiently while monitoring the life of these battery bank units on-line, is disclosed in Japanese Patent Application No. 10-2013-0068644 (method and apparatus for online life monitoring of battery banks) . According to the present invention, the online life of a battery bank can be monitored. If monitoring can shorten the life span of the battery bank unit, which is shorter than other battery bank units, the efficiency of using the battery bank will be much higher .
따라서 사용자로 하여금 배터리 뱅크 유닛을 분리해야 하는 번거로움을 지연시키면서도 배터리 뱅크의 수명을 최대한 자동으로 길게 가져갈 수 있는 배터리 뱅크 유닛의 수명 연장 및 관리 방법과 장치가 필요하다.Therefore, there is a need for a method and apparatus for extending and managing the life of a battery bank unit that can automatically take a battery bank to a long life while delaying the user from having to remove the battery bank unit.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대용량의 전원을 공급하는 배터리 뱅크의 수명을 효율적으로 모니터링하면서 수명 연장이 필요한 배터리를 선별적으로 수명을 연장시키도록 하여 배터리 뱅크 사용에 있어서 효율을 높이는 배터리 뱅크 유닛의 수명 관리 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery bank unit for efficiently extending the service life of a battery requiring a long life span while efficiently monitoring the service life of the battery bank supplying a large amount of power, And to provide a life management method.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대용량의 전원을 공급하는 배터리 뱅크의 수명을 효율적으로 모니터링하면서 수명 연장이 필요한 배터리를 선별적으로 수명을 연장시키도록 하여 배터리 뱅크 사용에 있어서 효율을 높이는 배터리 뱅크 유닛의 수명을 관리하는 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a battery bank which can efficiently extend the service life of a battery requiring a long service life while efficiently monitoring the service life of the battery bank that supplies a large amount of power, And a device for managing the life of the unit.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 관리 방법은 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명연장 필요 임계치를 결정하는 단계; a) N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 선택하여 충전 후 DC/DC 컨버터를 통해 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하는 단계; b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개 중 적어도 일부의 배터리 뱅크 유닛은 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행하는 단계; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복하고, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 상기 DC/DC 컨버터를 통해 충전 후 방전하면서 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치에 도달하면 상기 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 단계; 및 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛에 상기 DC/DC 컨버터를 통하여 전기 펄스를 인가하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for managing a life of a battery bank, the method comprising: determining a lifetime extension required threshold for a life characteristic value of a battery bank unit; a) determining an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit by selecting one of the N battery bank units and discharging the battery bank unit through the DC / DC converter after charging; b) at least some of the N-1 remaining battery bank units except for the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while determining an initial lifetime characteristic of the selected battery bank unit; Sequentially repeating the steps a) and b) until an initial lifetime characteristic value of each of the N battery bank units is determined, distinguishing one of the N battery bank units from the DC / DC converter, Identifying the battery bank unit when the lifetime characteristic value of the distinguished battery bank unit reaches the lifetime extension required threshold while discharging through the battery bank unit; And applying an electric pulse to the identified battery bank unit through the DC / DC converter.
바람직하게, 상기 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 임계치를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 수명 연장필요 임계치는 상기 수명 임계치보다 큰 값인 것을 특징으로 한다. Preferably, the method further includes the step of determining a life threshold value for the life characteristic value of the battery bank unit, wherein the life extension necessity threshold value is larger than the life threshold value.
바람직하게, 상기 수명 임계치는 상기 초기 수명 특성값보다 작은 소정의 시간값으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the life threshold value is determined as a predetermined time value smaller than the initial life property value.
바람직하게, 상기 초기 수명 특성값은 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간 혹은 완정 방전까지 소요되는 시간으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the initial lifetime characteristic value is determined as a time required to reach a predetermined voltage or a complete discharge in discharging the N battery bank units while maintaining a constant current output.
바람직하게, 상기 초기 수명 특성값은 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 완전 방전되는 시점 또는 소정 전압에 이르는 시점까지 방전된 총 에너지량으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the initial lifetime characteristic value is determined as a total amount of energy discharged until a time point when the N battery bank units are discharged with a constant current output, until the battery is fully discharged or reaches a predetermined voltage.
바람직하게, 상기 식별하는 단계는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 완전 충전 후 상기 DC/DC 컨버터를 통해 완전 방전시키면서 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛이 상기 수명 연장필요 임계치를 만족하는지 여부를 판단하여 식별하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the identifying step distinguishes one of the N battery bank units and completely discharges the battery bank unit through the DC / DC converter after full charging, while the separated battery bank unit satisfies the life extension necessity threshold And discriminates whether or not it is discriminated.
바람직하게, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각은 개별적으로 교체가 가능한 구조인 것을 특징으로 한다. Preferably, each of the N battery bank units may be individually replaceable.
바람직하게, 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛을 다른 배터리 뱅크 유닛으로 전기적으로 대체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the method further comprises electrically replacing the identified battery bank unit with another battery bank unit.
바람직하게, 상기 DC/DC 컨버터를 통하여 전기 펄스를 인가하는 단계는 상기 DC/DC 컨버터가 연속된 전기 펄스열을 인가하는 것임을 특징으로 한다.Advantageously, the step of applying an electrical pulse through the DC / DC converter is to apply a series of electrical pulses to the DC / DC converter.
바람직하게, 상기 DC/DC 컨버터를 통하여 전기 펄스를 인가하는 단계는 상기 DC/DC 컨버터가 가변주파수로 전기 펄스열을 인가하는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the step of applying an electrical pulse through the DC / DC converter is characterized in that the DC / DC converter applies an electrical pulse train at a variable frequency.
바람직하게, 상기 가변주파수는 상기 전기 펄스가 인가되는 배터리 뱅크 유닛을 구성하는 전극의 기계공진주파수를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the variable frequency includes a mechanical resonance frequency of an electrode constituting a battery bank unit to which the electric pulse is applied.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 관리 장치는 N개의 배터리 뱅크 유닛; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결되어 배터리 뱅크 유닛을 충전 및 방전시키는 N개의 DC/DC 컨버터; a) 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 선택하여 완전 충전 후 완전 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하고, b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 일부는 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행시키고, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복시키는 마스터 컨트롤러를 포함하고, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 연장필요 임계치를 결정하고 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하고, 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛에 연결된 DC/DC 컨버터가 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛을 충전 후 방전할 때 상기 수명 특성값이 상기 수명 연장필요 임계치에 도달한 상기 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것을 특징으로 하고, 및 상기 DC/DC 컨버터는 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛에 전기 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing the life of a battery bank, comprising: N battery bank units; N DC / DC converters connected to each of the N battery bank units to charge and discharge the battery bank unit; a) selecting one of the N battery bank units to determine an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit while completely discharging the battery bank unit after full charging; b) determining N-1 battery bank units other than the selected battery bank unit At least a portion of the battery bank unit performs a normal operation of supplying power to the system while the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit is determined, ) And b), wherein the master controller determines a lifetime extension required threshold for the life characteristic value of the N battery bank units, and determines one of the N battery bank units as a battery bank unit And a DC / DC converter connected to the distinguished battery bank unit And identifies the battery bank unit in which the lifetime characteristic value has reached the lifetime extension necessary threshold when discharging the charged battery bank unit after discharging the battery bank unit, and the DC / DC converter is connected to the identified battery bank unit And an electric pulse is applied.
바람직하게, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 임계치를 결정하되, 상기 수명 연장필요 임계치는 상기 수명 임계치보다 큰 값인 것을 특징으로 한다. Preferably, the master controller determines a lifetime threshold value for the life characteristic value of the battery bank unit, wherein the lifetime extension required threshold value is larger than the lifetime threshold value.
바람직하게, 상기 수명 임계치는 상기 초기 수명 특성값보다 작은 소정의 시간값으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the life threshold value is determined as a predetermined time value smaller than the initial life property value.
바람직하게, 상기 초기 수명 특성값은 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간 혹은 완전 방전까지 소요되는 시간으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the initial lifetime characteristic value is determined as a time required for reaching a predetermined voltage or a time required for a complete discharge in discharging the N battery bank units while maintaining a constant current output.
바람직하게, 상기 초기 수명 특성값은 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 완전 방전되는 시점 또는 소정 전압에 이르는 시점까지 방전된 총 에너지량으로 결정되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the initial lifetime characteristic value is determined as a total amount of energy discharged until a time point when the N battery bank units are discharged with a constant current output, until the battery is fully discharged or reaches a predetermined voltage.
바람직하게, 상기 마스터 컨트롤러가 상기 수명 연장필요 임계치에 도달한 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것은, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 완전 충전 후 상기 구별된 뱅크 유닛을 DC/DC 컨버터를 통해 완전 방전시키면서 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 상기 수명 연장필요 임계치를 만족하는지 여부를 판단하여 상기 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것을 특징으로 한다.Preferably, identifying the battery bank unit having reached the lifetime extension required threshold by the master controller is performed by distinguishing one battery bank unit among the N battery bank units and supplying the separated bank units to the DC / And the battery bank unit is fully discharged through the converter to determine whether the life characteristic value of the distinguished battery bank unit satisfies the lifetime extension required threshold, thereby identifying the battery bank unit.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 관리 장치는 N개의 배터리 뱅크 유닛; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결되는 스위치; 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛을 방전시키는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터가 방전하기 위해 선택된 배터리 뱅크 유닛과 상기 DC/DC 컨버터를 상기 스위치를 통해 연결하도록 하는 절환기; a) 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 선택하여 완전 충전 후 완전 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하고, b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 일부는 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행시키되, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복시키는 마스터 컨트롤러를 포함하고, 상기 마스터 컨트롤러는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 연장필요 임계치를 결정하고 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하고, 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛을 상기 DC/DC 컨버터로 충전 후 방전할 때 상기 수명 특성값이 상기 수명 연장필요 임계치에 도달한 상기 배터리 뱅크 유닛을 구별하고, 및 상기 DC/DC 컨버터는 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛에 전기 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing the life of a battery bank, comprising: N battery bank units; A switch connected to each of the N battery bank units; A DC / DC converter for discharging the N battery bank units; A switch for connecting the DC / DC converter with the selected battery bank unit for discharging the DC / DC converter through the switch; a) selecting one of the N battery bank units to determine an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit while completely discharging the battery bank unit after full charging; b) determining N-1 battery bank units other than the selected battery bank unit At least a part of the battery bank units performs a normal operation of supplying power to the system while the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit is determined, ) And b), wherein the master controller determines a lifetime extension required threshold for the life characteristic value of the N battery bank units, and determines one of the N battery bank units as a battery bank unit And charging the distinguished battery bank unit to the DC / DC converter When the discharge life characteristic values and to distinguish a battery bank, the units reach the longer life required threshold value, and the DC / DC converter is characterized by applying an electrical pulse to the identified battery bank unit.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 뱅크의 수명 관리 장치는 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛에 DC/DC 컨버터를 통해 전기 펄스를 인가하는 단계를 포함하되, 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개 중 적어도 일부의 배터리 뱅크 유닛은 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛에 전기 펄스가 인가되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing the life of a battery bank, the method comprising: selecting one battery bank unit among N battery bank units; And applying an electric pulse to the selected battery bank unit via a DC / DC converter, wherein at least some of the N-1 battery bank units other than the selected battery bank unit are electrically connected to the selected battery bank unit And performs a normal operation of supplying power to the system while the pulse is being applied.
바람직하게, 상기 배터리 뱅크가 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작중에 상기 DC/DC 컨버터는 절환기에 의해 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛 외에 다른 배터리 뱅크 유닛과 연결되어 전기 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다.Preferably, during normal operation in which the battery bank supplies power to the system, the DC / DC converter is connected to another battery bank unit other than the selected battery bank unit by an inverter to apply an electric pulse.
본 발명에 따른 일측면에 따르면 복수의 배터리 뱅크 유닛으로 구성된 배터리 뱅크로 시스템에 안정적인 전원을 공급하면서 일부의 배터리 뱅크 유닛을 따로 제어하여 DC/DC 컨버터로 충전 및 방전 동작을 수행함으로써 개별적인 배터리 뱅크 유닛의 수명을 온라인으로 모니터링 할 수 있고, 사용자는 배터리의 사용 정도 결과에 의거하여 시스템 동작을 멈추지 않고서도 수명이 다해가는 배터리 뱅크 유닛에 DC 펄스를 가함으로써 수명을 연장할 수 있다. 따라서, 시스템 동작 시 지속적으로 교체 대상인 배터리 뱅크 유닛을 식별하고 수명 연장을 위한 조치를 취해줌으로써 배터리 뱅크 전체 수명을 효율적으로 관리할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a stable battery voltage is supplied to a system using a battery bank composed of a plurality of battery bank units, and a part of battery bank units are separately controlled to perform charging and discharging operations by a DC / DC converter, Can be monitored online and the user can extend the service life by applying a DC pulse to a battery bank unit whose service life is shortened without stopping the system operation based on the result of the battery usage. Therefore, it is possible to efficiently manage the entire life of the battery bank by identifying the battery bank unit to be replaced continuously and taking measures for extending the life of the battery bank unit during system operation.
도 1은 배터리 뱅크 유닛을 포함하는 배터리 뱅크의 전기적 연결을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 관리를 위한 전체 시스템도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 효율적인 배터리 뱅크 수명 관리를 위한 전체 시스템도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 초기 수명 특성값과 수명 연장필요 임계치 및 수명 임계치에 대한 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 승강압형 DC/DC 컨버터 회로의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 관리 방법을 보여주는 순서도이다.1 shows an electrical connection of a battery bank including a battery bank unit.
2 is an overall system diagram for efficient battery bank life management according to an embodiment of the present invention.
3 is an overall system diagram for efficient battery bank life management according to another embodiment of the present invention.
4A to 4C are graphs showing the relationship between the initial lifetime characteristic value and the lifetime extension required threshold and the lifetime threshold according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of a lift-up / down type DC / DC converter circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an efficient battery bank life management method according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함된다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification.
배터리 뱅크 유닛은 일단 본 발명의 일실시예를 기술하기 위한 편의 상 배터리 뱅크의 일부로서 착탈가능한 일단위 유닛을 일컫는 것으로 한다. 배터리 뱅크 유닛은 하나의 배터리일 수도 있고 다수의 배터리가 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 연결된 집합체일 수 있다. 또한, 하나의 배터리 뱅크의 구성요소가 되는 각각의 배터리 뱅크 유닛은 에너지 용량이 비슷하고 출력전압도 상당한 정도로 서로 동일한 것이 바람직하다. The battery bank unit is referred to as a unit unit which is detachable as a part of the battery bank once for convenience of describing an embodiment of the present invention. The battery bank unit may be a single battery or a plurality of batteries may be an aggregate electrically connected in series and / or in parallel. Also, it is preferable that each battery bank unit constituting one battery bank has a similar energy capacity and the same output voltage to a considerable extent.
대용량 전원을 공급하는 배터리 뱅크는 납축전지를 사용하는 경우가 있다. 이 대 배터리는 양극판(PbO2), 음극판(Pb) 및 전해액(H2SO4)로 구성되어 전기 화학적 작용을 통해 화학 에너지가 전기 에너지로 변환되고 양극판을 통해 전기 에너지가 전달되어 전원을 공급하는 배터리 역할을 수행하게 된다. 이러한 배터리는 충방전이 반복되면서 전극 상에 황산염(SO4)이 전극에 누적되면서 전극의 화학적 반응 면적을 줄이는 역할을 하여 충전 효율을 저하시킨다. 이러한 황산염은 전극에 붙어있게 되면 좀처럼 떨어지지 않아서 지속적으로 배터리의 수명에 영향을 미치게 되고 종국에는 배터리를 폐기할 수 밖에 없게끔 전극 상에 고착된다. 따라서, 중간 중간 배터리 전극에 붙어 있는 황산염을 제거하게 되면 배터리의 수명을 늘릴 수 있는데, 일부러 전극을 탁찰하여 황산염을 제거하기 보다는 배터리의 구조를 해체하지 않으면서 다른 방식으로 황산염을 제거하는 것이 필요하다. A battery bank that supplies large capacity power may use lead acid batteries. The battery is composed of a positive electrode plate (PbO 2 ), a negative electrode plate (Pb) and an electrolyte (H 2 SO 4 ). The chemical energy is converted into electrical energy through an electrochemical action, Battery. Such a battery accumulates sulfate (SO 4 ) on the electrode while repeatedly charging and discharging, thereby reducing the chemical reaction area of the electrode, thereby lowering the charging efficiency. These sulphates rarely fall off when they are attached to the electrode, which permanently affects the life of the battery and eventually sticks to the electrode inevitably to dispose of the battery. Therefore, removing the sulfate attached to the middle intermediate battery electrode can increase the lifetime of the battery. It is necessary to remove the sulfate in other ways without removing the structure of the battery rather than removing the sulfate by deliberately examining the electrode .
일례로 전극에 고주파의 전기 펄스를 가하는 방법이 있다. 즉, 전극에 DC/DC 컨버터를 이용하여 고주파의 전기 펄스(전류 펄스)를 가함으로써 전극 표면에 붙어있는 황산염을 떨어낼 수 있다. DC/DC 컨버터에서는 낮게는 500Hz 높게는 수만 Hz의 DC 펄스열을 발생시켜 전극에 초고주파의 진동을 일으키고 이러한 진동을 통해 황산염을 제거할 수 있다. 황산염이 전극으로부터 제거되면 전극이 전해질과 발생하는 면적이 다시 늘어나고 배터리 수명은 다시 연장된다. 이 때 인가되는 고주파 전류 펄스는 배터리 뱅크 유닛의 전극의 기계공진주파수에 가까울수록 황산염을 털어내는데 더 효율적이다.For example, there is a method of applying a high-frequency electric pulse to the electrode. That is, by applying a high-frequency electric pulse (current pulse) to the electrode using a DC / DC converter, the sulfate attached to the electrode surface can be removed. In a DC / DC converter, a DC pulse train of several tens of thousands of Hz is generated at a high frequency of 500 Hz at a low frequency, thereby generating a very high frequency vibration at the electrode, and the sulfate can be removed through the vibration. When the sulfate is removed from the electrode, the area of the electrode and the electrolyte is increased again and the battery life is extended again. The high-frequency current pulse applied at this time is more effective to remove the sulfate as the nearer the mechanical resonance frequency of the electrode of the battery bank unit.
위에서는 일례로 황산용액의 전해액으로 구성된 납축전지를 예로 들었지만 다른 금속 물질을 전극으로 사용하고 다른 화학용액을 전해액으로 사용하는 경우도 동일하게 적용된다. In the above example, a lead-acid battery composed of an electrolyte of a sulfuric acid solution is taken as an example, but the same applies to a case where another metal material is used as an electrode and another chemical solution is used as an electrolyte solution.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 배터리 뱅크 유닛을 포함하는 배터리 뱅크의 전기적 연결을 도시한 것이다.1 illustrates an electrical connection of a battery bank including a battery bank unit according to an embodiment of the present invention.
배터리 뱅크(100)는 다수의 배터리 뱅크 유닛(101)을 포함하고 있다. 배터리 뱅크(100)는 보통 전체 용량을 늘리기 위해서 다수의 배터리 뱅크 유닛을 병렬로 연결한다. 배터리 뱅크의 전압은 개별 배터리 뱅크 유닛의 전압과 동일한 것이 일반적이다. 하지만 복수의 배터리 뱅크 유닛이 직렬로 연결되어 배터리 뱅크의 출력 전압이 될 수 있음은 당연하다.The battery bank (100) includes a plurality of battery bank units (101). The
배터리 뱅크 유닛 하나가 예를 들어 200V의 전압을 출력하고자 하는데 연결될 수 있는 개별 배터리(1011)의 전압이 5V이면 개별 배터리(1011)는 직렬로 20개가 연결되어야 하고, 충분한 시간동안 배터리 뱅크가 전원을 지속적으로 공급하기 위해서는 직렬로 20개가 연결된 단위인 배터리 뱅크 유닛이 서로 병렬로 다수가 연결되어야 한다. If one battery bank unit wants to output a voltage of 200V, for example, if the voltage of the
배터리 뱅크 유닛(101)을 착탈하기 위해서 시스템에 전원을 공급하는 배터리 뱅크(100) 전체의 전기적 연결을 끊고 배터리 뱅크 유닛(101)을 배터리 뱅크로부터 분리한다. 다음으로 배터리 뱅크 유닛을 충전 후 자체 방전시켜 얼마 시간 동안 소정의 방전 레벨을 유지하는지를 체크한다. 그 다음 체크 결과에 따라 배터리 뱅크 유닛(101)의 수명이 어느 정도 남아있는지를 예측하고 다시 배터리 뱅크(100)에 재장착한다. 그런데, 이러한 방식으로는 실시간으로 배터리 뱅크 유닛의 수명이 어느 정도 남아 있는지 체크할 수 없고 그 결과 전체 배터리 뱅크(100)를 언제까지 사용할 수 있을지를 효율적으로 예측하기는 더더욱 어렵다. 그렇다고 하여 아직 배터리 수명이 충분히 남아있음에도 불구하고 전극에 붙은 황산염과 같은 물질을 털어낸다고 DC/DC 컨버터를 이용하여 전극을 진동시키는 것도 비효율적이다. The
이와 같이 배터리 뱅크를 구성하는 개별 배터리 뱅크 유닛의 수명을 실시간으로 모니터링 할 수 없으므로 사용자는 단순히 경험적으로 수명 연한이 짧은 배터리 뱅크 유닛에 맞춰 전체 배터리 뱅크를 교체하는 경우가 비일비재하다. 배터리 뱅크에 아직도 충분히 사용 가능한 배터리 뱅크 유닛이 다수 있을 수 있음에도 불구하고 이러한 방식은 비용적으로 비효율적일 수 밖에 없다. 따라서, 배터리 뱅크 유닛 중 수명 연한이 얼마 남지 않은 배터리 뱅크 유닛을 식별하여 수명이 연장될 수 있도록 전극에 진동을 가하는 조치를 취해주면 배터리 뱅크 전체의 수명 연한을 늘릴 수 있다. 이 경우 배터리 뱅크의 개별 유닛을 일일이 착탈하지 않고 수명 연한을 자동으로 구별하여 늘려 줄 수 있다면 시스템 효율성에 크게 이바지할 수 있을 것이다.Since the lifetime of the individual battery bank units constituting the battery bank can not be monitored in real time, the user simply exchanges the entire battery bank in accordance with the battery bank unit having a short life span. Although there may be many battery bank units still fully available in the battery bank, this approach is costly and inefficient. Therefore, if the battery bank unit having a short life span is identified and measures are taken to apply vibration to the electrode so that the service life can be extended, the service life of the entire battery bank can be increased. In this case, if the individual lifetime of the battery bank can be automatically distinguished and extended without attaching or detaching individual units, the system efficiency can be significantly contributed.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 관리를 위한 전체 시스템도이다.2 is an overall system diagram for efficient battery bank life management according to an embodiment of the present invention.
기본적으로 본 발명의 일실시예에 따르면, 배터리 뱅크가 시스템에 설치되었을 때, 별도의 배터리 뱅크 유닛의 착탈없이 배터리 뱅크 유닛 마다 최대 에너지 저장능력을 검출하여 이를 데이터로 저장하고, 시간의 흐름에 따라 각 배터리 뱅크 유닛의 에너지 저장 감소 정도를 온라인으로 측정하여 사용자에게 향후 잉여 수명정도의 정보를 전달함으로써 효율적인 대용량 배터리의 운용 및 관리방법을 제시한다.Basically, according to an embodiment of the present invention, when a battery bank is installed in a system, a maximum energy storage capacity is detected for each battery bank unit without detaching and attaching a separate battery bank unit and stored as data, We propose a method to operate and manage large capacity battery efficiently by measuring the degree of energy saving reduction of each battery bank unit on-line and transmitting the information about future surplus life to users.
도 2를 참조하면 PC(240)를 통해 사용자는 전체 시스템에 명령과 상태 모니터링이 가능하다. PC를 통해 사용자의 명령(command) 등이 입력되면 마스터 컨트롤러(210)는 전체 시스템 동작을 제어한다. 특별히 통신을 통해 하나의 배터리 뱅크 유닛(101, 103, 105, 109)에 연결된 각각의 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)의 스위칭을 제어한다. 즉, 마스터 컨트롤러(210)는 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)에 전압 지령과 전류 지령 등의 게이트 명령 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때 통신은 다중 멀티 드롭이 가능한 RS-485와 같은 통신 프로토콜이 적합할 것이다. 다만, RS-485외에도 멀티 드롭이 가능한 어떤 방식의 통신 프로토콜도 사용될 수 있다. Referring to FIG. 2, the user can monitor commands and status of the entire system through the
배터리 뱅크(100)는 다수의 배터리 뱅크 유닛(101, 103, 105, 109)으로 이루어진다. 일단 설명의 편의 상 도 2의 배터리 뱅크(100)에 포함된 배터리 뱅크 유닛의 수를 101개라고 하자. The
일실시예로써, 하나의 배터리 뱅크 유닛의 양단 전압이 200V라고 하면 배터리 뱅크(100)는 배터리 뱅크 유닛 각각을 병렬로 연결하였다고 가정할 때 역시나 200V 출력이 가능하다. 그런데, 본 발명의 일실시예 상 적어도 하나의 배터리 뱅크 유닛은 수명 관리 상태에 있다고 가정하기 때문에 실제로 배터리 뱅크의 출력에 기여하는 배터리 뱅크 유닛은 100개가 되고 하나의 배터리 뱅크 유닛은 DC/DC 컨버터(221)에 의해 분리 제어되어 수명 관리가 수행된다.Assuming that both ends of one battery bank unit are 200V, assuming that the
일단 마스터 컨트롤러(210)는 배터리 뱅크(100)의 배터리 뱅크 유닛 중 하나- 설명의 편의 상 101 배터리 뱅크 유닛-를 선택하였다고 가정하자. 마스터 컨트롤러(210)는 DC/DC 컨버터(221)를 통해 배터리 뱅크 유닛(101)을 완전 충전 후 방전시키면서 선택된 배터리 뱅크 유닛(101)의 초기 수명 특성값을 결정한다. Suppose that the
초기 수명 특성값은 배터리 뱅크 유닛(101)이 일정 전류를 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간으로 결정할 수 있다. 예를 들면 DC/DC 컨버터(221)를 통해 50A 전류를 유지하면서 방전할 때, 예를 들어 배터리 뱅크 유닛의 기본 출력 전압 200V이 강하하여 190V로 떨어질 때까지 걸리는 시간으로 초기 수명 특성값을 설정할 수 있다. The initial lifetime characteristic value may be determined as a time to reach a predetermined voltage in discharging while maintaining the constant current of the
초기 수명 특성값을 정하는 다른 일실시예로는 총 방전 에너지량을 택하는 것이다. 즉, 배터리 뱅크 유닛을 완전 충전 후 완전 방전될 때까지 시간을 측정하는 것이다. DC/DC 컨버터를 통해서 배터리 뱅크 유닛으로부터 일정값의 전류를 출력시키도록 하여 최종적으로 완전 방전될 때까지의 시간을 측정하여 이를 초기 수명 특성값으로 한다. Another embodiment for determining the initial lifetime characteristic value is to select the total discharge energy amount. That is, the time is measured until the battery bank unit is completely discharged after being fully charged. A predetermined value of current is outputted from the battery bank unit through the DC / DC converter, and the time until the final discharge is finally measured is determined as the initial life characteristic value.
완전 방전은 여기서 배터리 뱅크 유닛에서 전하가 완전히 빠져나오는 것을 의미할 수도 있고, 아니면 배터리 뱅크 유닛의 출력 전압이 사용자가 정한 소정 레벨로 강하하는 것을 의미할 수도 있다. 완전 방전 시의 전압을 보통 방전종지 전압이라 한다. The full discharge may mean that the charge is completely discharged from the battery bank unit, or the output voltage of the battery bank unit may drop to a predetermined level set by the user. The voltage at the time of complete discharge is referred to as a normal discharge end voltage.
마스터 컨트롤러는 모든 배터리 뱅크 유닛을 순차적으로 완전 충전 및 완전 방전하는 등의 방법으로 초기 수명 특성값을 측정하여 이를 마스터 컨트롤러(210) 내의 메모리 내지는 시스템 내부의 메모리(도시되지 않음)에 저장하여 놓는다. 하나의 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 측정할 때 다른 나머지 배터리 뱅크 유닛은 시스템에 전원을 공급하는 정상동작을 하도록 하여 시스템을 멈추지 않고 수명을 모니터링 할 수 있도록 한다. 따라서, 이러한 목적 상 본 발명의 일실시예 따른 배터리 뱅크 유닛은 시스템이 요구하는 배터리 뱅크 유닛 숫자보다 적어도 한 개 이상을 구비하여 놓는다. The master controller measures the initial lifetime characteristic value by sequentially and completely charging all the battery bank units, and stores the initial lifetime characteristic value in a memory (not shown) in the system or the memory in the
수명 임계치는 해당 배터리 뱅크 유닛의 사양에 맞추어 미리 설정하여 놓는다. 예를 들어 초기 수명 특성값이 총 방전 에너지량으로서 출력 전류 50A일 때 완전 방전까지의 시간이라고 하면 수명 임계치는 초기 수명 특성값보다도 작은 값일 것이고 사용자가 선택하는 "해당 배터리 뱅크 유닛이 정상적인 동작을 수행하는 것을 인식되는 시간"을 수명 임계치로 선택할 수 있다. 초기 수명 특성값과 수명 임계치의 설명을 위해 도 4를 참조하도록 한다. The life threshold is set in advance according to the specification of the battery bank unit. For example, if the initial lifetime characteristic value is the total discharge energy amount and the output current is 50 A, then the lifetime threshold value will be a value smaller than the initial lifetime characteristic value. If the user selects "the battery bank unit performs a normal operation Quot; time recognized "as the lifetime threshold value. Reference is made to Fig. 4 for the description of the initial lifetime characteristic value and the lifetime threshold value.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따라 초기 수명 특성값과 수명 연장필요 임계치 및 수명 임계치에 대한 관계를 도시한 그래프이다. 4A to 4C are graphs showing the relationship between the initial lifetime characteristic value and the lifetime extension required threshold and the lifetime threshold according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 4a는 방전시간 대비 배터리 뱅크 유닛을 1회 충전하였을 때 에너지 사용 가능량을 나타내는 그래프이다. 도 4a에서 Y축은 배터리 뱅크 유닛 1회 충전 시 에너지 사용 가능량(Er)을 나타낸다. X 축은 배터리 뱅크 유닛의 방전 시간이다. First, FIG. 4A is a graph showing the energy use amount when the battery bank unit is charged once with respect to the discharge time. In FIG. 4A, the Y axis represents the energy use amount (Er) when the battery bank unit is charged once. The X axis is the discharge time of the battery bank unit.
401 의 경우 배터리 뱅크 유닛의 초기 상태로서 배터리 뱅크 유닛은 최대 수명을 가지고 있는 상태이고 방전까지는 T3까지 가장 긴 시간이 유지된다. 물론 이 때 방전되는 에너지는 시간당 동일해야 한다. In the case of 401, the initial state of the battery bank unit is the state where the battery bank unit has the maximum lifetime, and the longest time until the discharge is sustained to T3. Of course, the energy discharged at this time must be the same per hour.
배터리 뱅크 유닛의 사용이 잦아질 수록 수명은 점점 줄어들기 시작하여 1회 충전 시 에너지 사용 가능량 Er은 최초 최대 수명(Emax)값에서 점점 수명 종료(Eend) 값으로 옮겨가고, 배터리 뱅크 유닛의 수명은 다해가면서 그래프는 401 --> 403으로 점차 옮겨간다. 방전 시간은 T3 --> T1으로 점점 짧아진다.As the use of the battery bank unit becomes more frequent, the service life begins to gradually decrease. As a result, the energy availability Er on one charge is shifted from the initial maximum life (Emax) value to the end of life (Eend) As you do, the graph gradually moves from 401 -> 403. Discharge time is gradually shortened to T3 -> T1.
그래프에서 운전 시 배터리 뱅크 유닛에서 공급할 수 있는 에너지량은 원래 배터리 뱅크 유닛으로부터의 출력전압과 출력전류 및 지속시간의 곱이지만, 만일 출력전류가 일정하다면 상수로서 출력전압과 시간의 곱으로만 계산하여도 상관없다. 배터리 뱅크 유닛이 완전 충전되면 아직 방전이 이루어지지 않은 t=0 시점에서 잔존 에너지는 최대 충전 에너지 상태(Eend ≤ Er ≤Emax)에 있다. 일정한 전류로 DC/DC 컨버터에 의해 방전이 이루어지게 되면 1회 충전 에너지 사용 가능량은 점점 줄어들게 되고 배터리 뱅크 유닛의 최초 완전 충전 후 완전 방전까지는 t=T(T1 ≤ T ≤ T3)의 시간이 걸리고 따라서 이 때 초기 수명 특성값은 T3이 된다. 설명의 편의를 위해 해당 배터리 뱅크 유닛에는 수명 특성값이 있어서, 이 수명 특성값은 이제 T3이다. The amount of energy that can be supplied from the battery bank unit during operation in the graph is the product of the output voltage from the original battery bank unit multiplied by the output current and duration, but if the output current is constant, . When the battery bank unit is fully charged, the remaining energy at the time t = 0, at which no discharge has been performed yet, is at the maximum charge energy state (Eend ≤ Er ≤ Emax). When the DC / DC converter discharges at a constant current, the usable amount of one charge energy gradually decreases, and it takes time t = T (T1 ≤ T ≤ T3) from the first full charge to the complete discharge of the battery bank unit At this time, the initial lifetime characteristic value becomes T3. For convenience of explanation, the battery bank unit has a life characteristic value, which is now T3.
수명 특성값을 시간값이 아닌 에너지값으로 하고자 한다면 Er, T와 원점이 이루는 삼각형의 면적(총 방전 에너지량)을 수명 특성값으로 정할 수 있다. If the life characteristic value is to be an energy value instead of a time value, the area of the triangle formed by Er, T and the origin (total discharge energy amount) can be defined as the life characteristic value.
배터리 뱅크 유닛의 사용빈도가 높아지면 1회 충전 시 에너지 사용 가능량이 줄어들게 되고 초기 수명 특성값을 측정할 때와 동일한 조건으로 방전할 때 완전 방전되는 시점은 점점 T3에 비해 T2, T1로 작아지게 된다. 즉, 시간이 지나면 수명 특성값은 T3 -> T2 -> T1이 된다. 사용자는 특정 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 T1 이하가 되면 더 이상 배터리 뱅크 유닛으로서의 수명이 한계에 달하였다고 보고 T1를 수명 임계치로 정할 수 있다. 또는 Eend, T1 및 원점이 이루는 삼각형의 면적을 수명 임계치로 정할 수 있다. 수명 특성값인 삼각형의 면적이 Eend, T1 및 원점이 이루는 삼각형 면적에 다다르게 되면 마스터 컨트롤러(210)는 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 판단하게 된다. When the frequency of use of the battery bank unit is increased, the energy availability is reduced at the time of one charge. When the discharge is performed under the same condition as that of the measurement of the initial life characteristic value, the time point at which the battery is fully discharged is gradually decreased to T 2 and
배터리의 수명을 효율적으로 관리하기 위해서는 초기 수명 특성값과 수명 임계치 사이 어느 값을 수명 연장필요 임계치로 지정하여 배터리의 수명 특성이 해당 수명 연장필요 임계치에 다다르게 되었다면 DC/DC 컨버터를 통해 해당 배터리 전극에 펄스를 인가하여 전극에 붙은 전해액 성분의 물질(예로써 황산용액 전해질을 사용하는 납 축전지의 경우 황산염)을 털어내는 조치를 취하도록 한다. 수명 연장필요 임계치는 이론적인 값이 정해진 것이 아니고 사용자의 편의에 따라 정하면 된다. 예를 들어 도 4a의 경우 T3와 T1의 중간값인 T2를 수명 연장필요 임계치로 삼을 수 있다. 또는 수명 특성값이 총 방전 에너지량으로 삼을 경우 총 방전 에너지량이 Ee, 원점 치 T2가 이루는 삼각형 시점에 다다랐을 때 수명 연장 조치를 취해줄 수 있다. 수명 연장 조치에 따라 전극에 고주파의 일종의 전기 펄스인 전류 펄스를 인가할 경우 배터리의 성능은 개선되어 이제 T2 지점에 있던 수명 특성값이 다시 T1 방향으로 이동하게 된다. 혹은 Ee, 원점, T2로 이루어지는 총 에너지 방전량이 Emax, 원점 및 T3로 이루어지는 삼각형 방향으로 이동하게 된다. In order to efficiently manage the life of the battery, if the lifetime characteristic of the battery reaches the lifetime extension required threshold by specifying a value between the initial lifetime characteristic value and the lifetime threshold value as the lifetime extension threshold, the DC / Take measures to remove the electrolyte component (eg, sulfate in the case of lead-acid batteries using sulfuric acid solution electrolyte) applied to the electrodes by applying a pulse. The lifetime extension threshold is not set to the theoretical value but may be set according to the user's convenience. For example, in the case of FIG. 4A, T2, which is an intermediate value between T3 and T1, may be used as the lifetime extension required threshold. Or when the lifetime characteristic value is taken as the total discharge energy amount, the lifetime extension measure can be taken when the total discharge energy amount reaches the triangular point formed by Ee and the origin point T2. When a current pulse, which is a type of high frequency electric pulse, is applied to the electrode according to the lifetime extension measure, the performance of the battery is improved, and the life characteristic value at the T2 point is shifted to the T1 direction again. Or the total energy discharge amount of Ee, the origin, and T2 is moved in the triangular direction consisting of Emax, the origin, and T3.
배터리의 사용이 빈번해지면 결국 수명 특성값은 T2 지점에서 더 이상 개선되기 어려운 상황에 다다를 수 있다. 이 때 사용자는 2차적으로 수명 연장필요 임계치를 더 작게 설정할 수 있다. 이 때 2차 수명 연장필요 임계치는 T1과 T2 사이 어느 지점이 될 것이다. 이런 방식으로 2차 수명 연장필요 임계치 값이 설정되어 다시금 배터리 뱅크 유닛의 수명을 연장시키는 2차 조치를 취하게 된다. 마찬가지 방법으로 3차 수명 연장필요 임계치를 설정하여 지속적인 배터리 뱅크 유닛의 수명 연장 조치를 취하면서 배터리 뱅크 유닛의 수명을 관리할 수 있을 것이다. If the battery is frequently used, the life characteristic value may reach a situation where it is difficult to further improve at the T2 point. At this time, the user can set the lifetime extension required threshold to be smaller secondarily. At this time, the second lifetime extension required threshold will be somewhere between T1 and T2. In this way, the second lifetime extension required threshold value is set so that secondary action is taken to extend the lifetime of the battery bank unit again. In the same way, the lifetime of the battery bank unit can be managed while taking measures to prolong the life of the battery bank unit by setting the threshold for the third life extension required.
또 다른 실시예로 초기 수명 특성값이 정해지면 수명 임계치는 이 초기 수명 특성값의 일정 비율로 정할 수 있다. 즉, 배터리 뱅크 유닛 사용 경험에 따라 초기 수명 특성값 대비 수명 특성값이 예로써 70%에 이르게 되면 배터리 뱅크 유닛의 수명이 다한 것으로 보고 수명 임계치를 결정할 수도 있다. 위의 일정 비율은 배터리 종류나 시스템 운전 조건에 따라 다르게 설정할 수도 있을 것이다. 이 경우 수명 연장필요 임계치는 수명 임계치보다는 크고 초기 수명 특성값보다는 작은 어느 값을 임의로 정할 수 있다. 예를 들어 초기 수명 특성값의 80%로 설정할 수 있다. 혹은 수명 임계치의 110%와 같은 값으로 설정할 수도 있다. In another embodiment, if the initial lifetime characteristic value is determined, the lifetime threshold value may be set to a certain ratio of the initial lifetime characteristic value. That is, depending on the experience of using the battery bank unit, if the lifetime characteristic value relative to the initial lifetime characteristic value reaches 70% as an example, the lifetime of the battery bank unit is considered to be exhausted and the lifetime threshold value may be determined. The above ratio may be set differently depending on the type of battery or the operating condition of the system. In this case, the lifetime extension required threshold can be arbitrarily set to a value larger than the lifetime threshold and smaller than the initial lifetime characteristic value. For example, you can set it to 80% of the initial lifetime property value. Or 110% of the lifetime threshold value.
도 4b는 시간이 경과함에 따른 배터리 뱅크 유닛의 최대 보존 에너지량을 나타내는 그래프이다. 도 4b를 참조하면 Y축은 배터리 에너지량이고 X축은 배터리 사용시간이다. 배터리 뱅크 유닛을 사용하면서 시간이 지나면 그래프는 점점 X축의 수명종료 시점으로 옮겨가게 된다. 배터리 사용시간이 점점 누적되어 값이 커지면 배터리 에너지량 - 즉, 에너지를 배터리 뱅크 유닛에 보존할 수 있는 양-은 점점 줄어들게 된다. 시간이 지나 어느 시점에서 하나의 배터리 뱅크 유닛이 수명종료 시점에 다다르면 보존할 수 있는 에너지량은 최소 에너지량이 되고 그 배터리 뱅크 유닛은 더 이상 사용하기에 부적합한 배터리 뱅크 유닛이 되므로 교체하여야 한다. 4B is a graph showing the maximum amount of stored energy of the battery bank unit over time. Referring to FIG. 4B, the Y axis is battery energy and the X axis is battery usage time. Over time, using the battery bank unit, the graph gradually moves to the end of life on the X axis. As the battery usage time increases and the value increases, the amount of battery energy - that is, the amount of energy that can be stored in the battery bank unit - is gradually reduced. At a certain point in time, when one battery bank unit reaches its end of life, the amount of energy that can be stored is the minimum amount of energy, and the battery bank unit becomes a battery bank unit that is no longer suitable for use.
도 4c는 배터리 뱅크 유닛이 방전 종지전압에 이르기까지의 시간 동안 충전전압의 변화를 나타내는 그래프이다.4C is a graph showing a change in the charging voltage for a period of time until the battery bank unit reaches the discharge end voltage.
도 4c에서 Y축은 배터리 뱅크 유닛의 충전전압 값이고, X축은 방전시간이다. 방전이 진행될 수록 배터리 뱅크 유닛의 출력 전압은 기울어진 S 자 형을 보여준다. 즉, 일정 시간까지 충전전압에서 전압강하 값이 크지 않다가 일정 방전 시간이 넘어서면 급격하게 방전 종지전압에 다다르게 된다.In Fig. 4C, the Y-axis is the charge voltage value of the battery bank unit, and the X-axis is the discharge time. As the discharge progresses, the output voltage of the battery bank unit shows a slanted S-shape. That is, the voltage drop value at the charging voltage is not large until a predetermined time, but when the discharge time is exceeded, the discharge end voltage suddenly reaches the discharge end voltage.
다시 도 2로 돌아가서 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 수명 관리 방법을 좀더 상세히 설명하도록 한다. 마스터 컨트롤러(210)는 배터리 뱅크 유닛(101, 103,105, 109) 전체에 대해 순차적으로 초기 수명 특성값을 측정하고 수명 연장필요 임계치를 정하는 것을 완료하였으면, 주기적으로 배터리 뱅크 유닛(101, 103,105, 109)에 대하여 완전 충전 및 완전 방전을 수행하면서 특정 배터리 뱅크 유닛 대비 수명 특성값이 초기 수명 특성값으로부터 점점 작아져 이 값이 수명 연장필요 임계치에 도달하는지를 모니터링하게 된다. 초기 수명 특성값을 측정할 때나 특정 배터리 뱅크 유닛이 수명 연장필요 임계치에 도달하는지를 측정할 때나 모두 특정 배터리 뱅크 유닛은 나머지 배터리 뱅크 유닛들이 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 하는 동안 이들 정상 동작을 하는 배터리 뱅크 유닛들로부터 분리되어 제어된다. 즉, 나머지 배터리 뱅크 유닛이 전원을 공급하는 정상 동작을 하고 해당 배터리 뱅크 유닛은 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)중 어느 하나를 통해 전원(260)과 정류회로(270)를 통해 완전 충전된다. Referring back to FIG. 2, a battery life management method according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. When the
완전 방전 역시 배터리 뱅크 유닛으로부터 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)중 어느 하나를 통해 이루어진다. 예로써, 배터리 뱅크 유닛 모두의 초기 수명 특성값이 저장된 상태이고 이제 각 배터리 뱅크 유닛들이 수명 연장필요 임계치에 도달하였는지를 측정하고자 한다. 배터리 뱅크 유닛들은 시스템에 전원을 공급하는 정상동작을 수행하고 103 배터리 뱅크 유닛의 수명 연장필요 임계치 도달여부를 측정하고자 한다. 103 배터리 뱅크 유닛은 전기적으로 DC/DC 컨버터(223)에 의해 방전된다. 방전 경로는 SW(250)가 닫히고 인버터(280)와 부하(290)를 통해 방전되는 경로이다. 이는 일실시예일 뿐이며, 예를 들어 스마트 그리드 응용으로 전력계통에서 다른 전원 소스에 전원을 공급하는 방식으로 방전이 이루어질 수도 있다. 다만, 조건은 초기 수명 특성값을 측정할 때와 같이 일정한 전류값으로 방전하는 동일 조건 유지가 필요하다.The full discharge is also performed from any one of the DC /
만일 103 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 초기 수명 특성값에 비해 수명 연장필요 임계치에 도달하지 않았다고 판단되면 103 배터리 뱅크 유닛을 스위치를 통해 다른 배터리 뱅크 유닛에 연결시켜서 시스템 전원 공급에 기여하도록 하고 동시에 105 배터리 뱅크 유닛을 스위치 절환을 통해 시스템에 전원을 공급하는 상태에서 분리한다. 이제, DC/DC 컨버터(225)는 방전 동작을 수행한다. 측정 결과 105 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치 이하의 값을 나타내는 것으로 측정되었다. 이제 105 배터리 뱅크 유닛은 마스터 컨트롤러(210)에 의해 식별되어 디스플레이에(230)에 표시하여 사용자가 이를 인지한다. 배터리 뱅크(100)에서 105 배터리 뱅크 유닛은 수명 연장이 필요한 것으로 파악되므로 105 배터리 뱅크 유닛은 시스템에 전원을 공급하는 동작으로부터 전기적으로 분리시킨다. 그 다음 마스터 컨트롤러(210)는 DC/DC 컨버터(225)를 통해 고주파의 전류 펄스를 인가한다. (201 참조) 고주파 전류 펄스 인가를 통해 전극에 누적된 충전 방해 물질을 털어내고 나면 전극의 효율이 개선될 것이다. 마스터 컨트롤러(210)는 다시금 DC/DC 컨버터(225)를 통해 충/방전을 수행하면서 배터리 뱅크 유닛 105의 수명 특성값 개선을 확인할 수 있을 것이다. If it is determined that the life characteristic value of the
전류 펄스 인가에 의해 탈황산염이 진행되는 동안 배터리 뱅크 유닛은 일반적으로 시스템에 전원을 공급하는 본연의 역할을 하지 않으므로 탈황산염 시간을 짧게 가져가는 것이 바람직하다. DC/DC 컨버터를 통해 고주파의 전류 펄스를 인가할 때 인가되는 전류 펄스의 주기성가 인가 시간(duty)을 변경하여 운영함으로써 전극으로부터의 탈황산염을 가속화시킬 수 있다. 전극에 인가하는 전류 펄스의 주기성과 인가 시간을 변경하여 운전할 경우 인가되는 전류 펄스의 주파수는 배터리 뱅크 유닛 내의 전극의 기계공진주파수와 일치되는 지점을 지속적으로 통과하기 때문에 고정적인 주기의 전류 펄스를 인가하는 것보다 황산염을 제거하는데 우수한 효과를 거둘 수 있다. 따라서, 배터리 뱅크 유닛에 탈황산염을 위한 전류 펄스 인가 시에 전류 펄스의 주파수를 전극의 배터리 뱅크 유닛 내 전극의 기계공진주파수에 최대한 가까운 값으로 운용하는 것이 바람직하며, 기계공진주파수를 알기 어려운 환경에서는 기계공진주파수를 거쳐 가도록 인가되는 전류 펄스와 인가 시간을 DC/DC 컨버터를 통해 지속적으로 변화시키는 것이 바람직하다. It is desirable to shorten the desulfate time since the battery bank unit generally does not play a role in supplying power to the system while the desulfurization proceeds by the application of the current pulse. The periodicity of the current pulse applied when applying the high frequency current pulse through the DC / DC converter can be operated by changing the duty period to accelerate the desulfate from the electrode. In the case of changing the period and the application time of the current pulse to be applied to the electrode, the frequency of the current pulse applied is continuously passed through the point where it coincides with the mechanical resonance frequency of the electrode in the battery bank unit. It is possible to obtain an excellent effect for removing sulfate. Therefore, it is desirable to operate the frequency of the current pulse at the time of applying the current pulse for the desulfate to the battery bank unit to a value as close as possible to the mechanical resonance frequency of the electrode in the battery bank unit of the electrode. In an environment where the mechanical resonance frequency is difficult to understand It is desirable to continuously change the current pulse applied through the mechanical resonance frequency and the application time through the DC / DC converter.
위 실시예에서는 총 101개의 배터리 뱅크 유닛을 준비하여 100개는 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 하는데 사용하고 1개의 배터리 뱅크 유닛은 순차적으로 돌아가면서 수명 특성값을 측정하거나 수명 연장 조치를 취하는데 사용하는 일례를 기술하였다. 사용자의 선택에 따라서는 예를 들어 정상 동작을 위한 배터리 뱅크 유닛의 숫자보다 충분히 많은 숫자의 배터리 뱅크 유닛을 전기적으로 언제든지 절환되어 연결될 수 있도록 준비하는 것도 좋은 방법이다. In this embodiment, a total of 101 battery bank units are prepared and 100 are used for normal operation to supply power to the system, and one battery bank unit sequentially rotates to measure lifetime characteristic values or take a life extension measure An example of use is described. Depending on the user's selection, for example, it is a good idea to prepare the battery bank units sufficiently large in number to be electrically connected to the battery bank units for the normal operation at any time.
예를 들어 총 100개의 배터리 뱅크 유닛이 필요한 시스템에서 105개를 준비해 놓는다. 105개의 배터리 뱅크 유닛 전체의 초기 수명 특성값은 앞선 설명에서와 같이 구하여 시스템의 메모리에 저장하여 놓는다. 다만, 이 중 4개의 배터리 뱅크 유닛은 사용하지 않고 언제든지 대체할 수 있도록 준비만 해 놓는다. 만일 1개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 연장 조치가 필요한 것으로 판단되었을 때, 마스터 컨트롤러는 스위치 절환을 통해 전기 펄스 인가가 필요한 배터리 뱅크 유닛은 전기적으로 더 이상 연결하지 않고 쓰지 않고 준비해 두었던 나머지 4개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 이제 배터리 뱅크의 일 구성요소 배터리 뱅크 유닛으로 자동으로 편입시킨다. 운전 중 또 다른 배터리 뱅크 유닛의 수명 연장 조치가 필요한 것으로 판단되면 사용자는 이제 남아있는 3개의 여유분 대체 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 배터리 뱅크의 일 구성요소 배터리 뱅크 유닛으로 편입시킨다. 물론 대체 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 배터리 뱅크의 일 구성요소 배터리 뱅크 유닛으로 편입시킬 때 자동으로 할 수도 있지만 사용자의 이벤트에 의해 편입시킬 수도 있다. 즉, 사용자가 디스플레이를 통해 수명 연장 조치가 필요한 배터리 뱅크 유닛을 확인하고, "대체 수행" 신호를 인가하면 마스터 컨트롤러(210)는 대체 가능한 배터리 뱅크 유닛을 배터리 뱅크의 일 구성요소로 편입시킨다.For example, a total of 105 battery bank units are required for 105 systems. The initial lifetime characteristics of all 105 battery bank units are obtained as described above and stored in the memory of the system. However, four of these battery bank units are ready to be replaced at any time without using them. When it is judged that the life extension of one battery bank unit is necessary, the master controller can switch the battery bank unit requiring electric pulse through the switch to electrically connect the remaining four battery bank units Is now automatically incorporated into one component battery bank unit of the battery bank. If it is determined that an action is required to extend the life of another battery bank unit during operation, the user will now incorporate one of the remaining spare battery bank units into the battery bank's one component battery bank unit. Of course, one of the alternative battery bank units may be automatically incorporated when it is incorporated into one component battery bank unit of the battery bank, but may be incorporated by user's event. That is, when the user confirms a battery bank unit requiring a life extension action through the display and applies an "alternative performance" signal, the
또한 도 2에서 사용된 배터리 뱅크 유닛은 서로 간 이종(異種)이어도 상관없다. 어차피 수명 특성값을 통해 수명을 실시간으로 모니터링 하기 때문에 출력 전압 및 전류 조건이 다른 배터리 뱅크 유닛과 거의 동일하다고 한다면 이종 배터리를 채용한 배터리 뱅크 유닛이어도 아무 문제가 없다. 화학적으로 다른 종류의 배터리로 이루어진 배터리 뱅크 유닛을 사용해도 문제가 없는 이유는 배터리 뱅크 유닛의 충전/방전에 직접적으로 관여하는 DC/DC 컨버터가 독자적으로 전압 및 전류를 제어할 수 있기 때문이다. The battery bank units used in Fig. 2 may be different from each other. If the output voltage and current conditions are almost the same as those of the other battery bank units, it is no problem even if the battery bank unit employs a different type of battery because the lifetime is monitored in real time by the life characteristic value. The reason why there is no problem in using a chemically different type of battery bank unit is that the DC / DC converter directly involved in charge / discharge of the battery bank unit can independently control voltage and current.
산업계에서는 대용량 납축전지 배터리 뱅크를 사용하다가 이를 리튬-이온 혹은 리튬-폴리머 배터리 뱅크로 혼용하여 사용하고 싶어도 수명이 현격히 다른 문제 등으로 인해 혼용이 금기시되어 왔다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 수명 관리 방법을 채용하면 화학적 성질이 서로 다른 이종 배터리를 혼용하여 배터리 뱅크를 만들어 사용하여도 상관없다. 다만, 배터리 뱅크 유닛 내에서는 되도록 동종 배터리를 사용하는 것이 권장된다. 납 축전지 뱅크에서 리튬-이온, 리튬-폴리머 배터리로 교체하면 부피가 1/4로 줄어들 수 있으므로 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 뱅크 유닛의 수명 관리 방식을 채용하면 배터리 뱅크 사용 호환성이 증가하고 공간 활용성도 증대시킬 수 있으며 무엇보다도 필요 시 배터리 뱅크 유닛의 부분 교체가 가능하여 전체 시스템에 소용되는 비용도 줄일 수 있다. The industry has been using lithium-ion or lithium-polymer battery banks in combination with large-capacity lead-acid battery banks, but the use of such batteries has been forbidden due to differences in life span. However, if the lifetime management method according to an embodiment of the present invention is employed, a battery bank may be formed by using a hybrid battery having different chemical properties. However, it is recommended to use the same type of battery as possible in the battery bank unit. When the battery is replaced with a lithium-ion or lithium-polymer battery in the lead-acid battery bank, the volume of the battery can be reduced to 1/4. Therefore, if the lifetime management method of the battery bank unit according to an embodiment of the present invention is employed, And the battery bank unit can be partially replaced when necessary, so that the cost for the entire system can be reduced.
도 2에서 사용된 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)는 승강압형(Buck-Boost) DC/DC 컨버터를 사용한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 승압형 DC/DC 컨버터 회로의 일례이다. 본 발명에서 채용된 DC/DC 컨버터는 정확한 전류제어를 통해서 배터리 뱅크 유닛의 정확한 방전을 제어한다. The DC /
입력 측 전압 Vi(520)은 도 2에서 SW(250)에 의해 연결되는 전원(260)과 충전부(270)에 대응된다고 할 수 있다. 상세한 DC/DC 컨버터의 동작은 본 발명이 속하는 전력전자 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 기술이므로 생략하기로 한다. 또한 앞에서 밝힌 바와 같이 도 5에 따른 DC/DC 컨버터는 가장 단순한 단상 DC/DC 컨버터의 일례이며 시스템에 따라 다양한 Buck-Boost DC/DC 컨버터를 채용할 수 있음은 물론이다.The input side voltage Vi 520 corresponds to the
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 효율적인 배터리 뱅크 수명 관리를 위한 전체 시스템도이다.3 is an overall system diagram for efficient battery bank life management according to another embodiment of the present invention.
도 2에서는 각각의 배터리 뱅크 유닛(101, 103, 105, 109)마다 각각 DC/DC 컨버터(221, 223, 225, 229)가 연결되어 있었다. 따라서, 배터리 뱅크 유닛이 101개이면 101개의 DC/DC 컨버터가 필요하였다. 도 3에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 한 대의 DC/DC 컨버터(220)를 사용하는 시스템으로 대체한다. 다만, 초기 수명 특성값을 측정하거나 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치에 도달하였는지를 측정하기 위해서 하나의 배터리 뱅크 유닛을 완전 충방전하는 동작을 수행하기 위해서는 마스터 컨트롤러(211)가 스위치 절환을 통해 해당 배터리 뱅크 유닛과 DC/DC 컨버터(220)를 연결시킨다. 예를 들어 109 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치에 도달하였는지를 판단하기 위해 마스터 컨트롤러(211)는 SW9를 닫고(close) 나머지 SW1, SW3은 개방(open)한다. 나머지 동작은 앞선 도 2에서의 동작과 동일하다. In FIG. 2, DC /
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 효율적인 배터리 뱅크 수명 모니터링을 위한 방법을 보여주는 순서도이다.6 is a flow chart illustrating a method for efficient battery bank life monitoring in accordance with an embodiment of the present invention.
일단 마스터 컨트롤러는 배터리 뱅크 유닛의 수명 임계치를 결정한다(S601). 앞선 이미 설명된 바 있지만, 수명 임계치는 일정 전류로 배터리 뱅크 유닛을 완전충전 후 완전 방전할 때까지의 소정의 시간 내지는 완전 충전 후 완전 방전까지의 소정의 에너지량으로 정할 수 있다. 또는 배터리 뱅크 유닛 각각이 일정 전류 출력을 유지하며 방전되는데 있어서 소정 전압에 다다르는 시간으로 정할 수도 있다. Once the master controller determines the lifetime threshold of the battery bank unit (S601). As described above, the lifetime threshold value can be set to a predetermined amount of energy from a predetermined time until the battery bank unit is completely discharged after the full charge of the battery bank unit to a full discharge after the full charge. Or the time required to reach a predetermined voltage in discharging the battery bank unit while maintaining a constant current output, respectively.
다음으로 복수의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 선택하여 DC/DC 컨버터를 통해 완전 충전 후 완전 방전시키면서 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정한다(S603). 초기 수명 특성값은 수명 임계치와 동종이 되도록 한다. 즉, 배터리 뱅크 유닛을 완전히 충전한 후 완전 방전할 때까지의 시간 내지는 완전 충전 후 완전 방전까지의 에너지량으로 정할 수 있다. 수명 연장필요 임계치는 초기 수명 특성값과 수명 임계치 사이의 임의값을 적정히 선택할 수 있다.Next, one battery bank unit of the plurality of battery bank units is selected, and the initial life characteristic value of the selected battery bank unit is determined by completely discharging the battery bank unit through the DC / DC converter (S603). The initial lifetime characteristic value should be the same as the lifetime threshold. That is, the amount of energy from the time when the battery bank unit is completely charged to the time when the battery is completely discharged to the time when the battery is completely discharged to the full discharge can be determined. The lifetime extension required threshold value can appropriately select any value between the initial lifetime property value and the lifetime threshold value.
선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 배터리 뱅크 유닛들 중 적어도 일부의 배터리 뱅크 유닛은 상기 선택된 뱅크 유닛의 초기 수명 특성이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행한다(S605). At least some of the battery bank units other than the selected battery bank units perform a normal operation of supplying power to the system while the initial lifetime characteristics of the selected bank units are determined (S605).
위 S603 단계와 S605 단계는 모든 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값과 수명 연장필요 임계치를 결정할 때까지 반복한다(S607). Steps S603 and S605 are repeated until the initial lifetime characteristic value and lifetime extension required threshold value of each battery bank unit are determined (S607).
이제 복수의 배터리 뱅크 유닛들을 순차적으로 DC/DC 컨버터로 완전 충전 후 완전 방전한다(S609). 이러한 DC/DC 컨버터의 충방전 동작을 통해 해당 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치에 도달하는지 여부를 판별하여 수명 연장조치가 필요한 배터리 뱅크 유닛을 식별한다(S611). 만일 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치보다 크면 앞선 S609 단계를 반복하면서 다음 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값을 측정한다. Now, the plurality of battery bank units are completely discharged by the DC / DC converter sequentially (S609). In operation S611, the charge / discharge operation of the DC / DC converter determines whether the lifetime characteristic value of the corresponding battery bank unit has reached the lifetime extension required threshold, thereby identifying a battery bank unit requiring lifetime extension measures. If the lifetime characteristic value is larger than the lifetime extension required threshold value, the step S609 is repeated to measure the life characteristic value of the next battery bank unit.
만일 해당 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치보다 작거나 같다면 마스터 컨트롤러는 해당 배터리 뱅크 유닛의 수명 연장조치가 것으로 판별하여 식별된 배터리 뱅크 유닛을 디스플레이에 표시한다(S613). If the lifetime characteristic value of the corresponding battery bank unit is smaller than or equal to the lifetime extension required threshold, the master controller determines that the lifetime extension of the corresponding battery bank unit is determined and displays the identified battery bank unit on the display (S613).
시스템은 예비로 마련되어 있는 배터리 뱅크 유닛을 위의 수명 연장조치가 필요하다고 식별된 배터리 뱅크 유닛을 자동으로 대체하도록 한다(S615). 배터리 뱅크 유닛의 자동 대체는 사용자가 디스플레이에 수명 연장조치가 필요한 것으로 식별된 배터리 뱅크 유닛을 인지한 후 사용자의 이벤트-대체 실행 명령-에 의해 동작할 수도 있다. S615 동작은 필수적인 것이 아니며 사용자나 작업 필요성에 따라 선택적으로 수행할 수 있다.The system automatically replaces the battery bank unit provided in advance with the battery bank unit identified as being in need of the lifetime extension measure (S615). The automatic replacement of the battery bank unit may be operated by the user's event-replacement execution command after the user recognizes the battery bank unit identified as requiring the life extension measure on the display. The S615 operation is not essential and can be selectively performed depending on the user or operation needs.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, embodiments of the present invention have been disclosed through detailed description and drawings. The terms are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention described in the meaning or the claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
210; 마스터 컨트롤러 220, 221, 223, 225, 229; DC/DC 컨버터
201, 202 : 전기 펄스
230; 디스플레이 101, 103, 105, 109; 배터리 뱅크 유닛
240; PC 250; SW
260; 전원 270; 정류회로
280; 인버터 290; 부하210;
201, 202: Electric pulse
230;
240;
260;
280;
Claims (18)
a) N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 선택하여 충전 후 DC/DC 컨버터를 통해 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하는 단계;
b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개 중 적어도 일부의 배터리 뱅크 유닛은 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행하는 단계;
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복하고,
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 상기 DC/DC 컨버터를 통해 충전 후 방전하면서 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 수명 연장필요 임계치에 도달하면 상기 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 단계를 포함하되, 상기 식별하는 단계는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 완전 충전 후 상기 DC/DC 컨버터를 통해 완전 방전시키면서 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛이 상기 수명 연장필요 임계치를 만족하는지 여부를 판단하여 식별하는 것을 특징으로 하고; 및
상기 식별된 배터리 뱅크 유닛에 상기 DC/DC 컨버터를 통하여 전기 펄스를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 수명 관리 방법.Determining a life extension necessity threshold for the life characteristic value of the battery bank unit;
a) determining an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit by selecting one of the N battery bank units and discharging the battery bank unit through the DC / DC converter after charging;
b) at least some of the N-1 remaining battery bank units except for the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while determining an initial lifetime characteristic of the selected battery bank unit;
Repeating the steps a) and b) sequentially until an initial lifetime characteristic value of each of the N battery bank units is determined,
When one of the battery bank units of the N battery bank units is distinguished and discharged after charging through the DC / DC converter, when the lifetime characteristic value of the distinguished battery bank unit reaches the lifetime extension required threshold, the battery bank unit is identified Wherein the step of distinguishing comprises distinguishing one of the N battery bank units and completely discharging the battery bank unit through the DC / DC converter after full charging, so that the distinguished battery bank unit is required to extend the life span And discriminates whether or not the threshold value is satisfied. And
And applying an electric pulse to the identified battery bank unit through the DC / DC converter.
N개의 배터리 뱅크 유닛;
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결되어 배터리 뱅크 유닛을 충전 및 방전시키는 N개의 DC/DC 컨버터;
a) 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 선택하여 완전 충전 후 완전 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하고,
b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 일부는 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행시키고,
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복시키는 마스터 컨트롤러를 포함하고,
상기 마스터 컨트롤러는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 연장필요 임계치를 결정하고 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하고, 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛에 연결된 DC/DC 컨버터가 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛을 충전 후 방전할 때 상기 수명 특성값이 상기 수명 연장필요 임계치에 도달한 상기 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것을 특징으로 하되,
상기 마스터 컨트롤러가 상기 수명 연장필요 임계치에 도달한 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것은, 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하여 완전 충전 후 상기 구별된 뱅크 유닛을 DC/DC 컨버터를 통해 완전 방전시키면서 상기 구별된 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값이 상기 수명 연장필요 임계치를 만족하는지 여부를 판단하여 상기 배터리 뱅크 유닛을 식별하는 것을 특징으로 하고, 및
상기 DC/DC 컨버터는 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛에 전기 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 수명 관리 장치.An apparatus for monitoring the life of a battery bank,
N battery bank units;
N DC / DC converters connected to each of the N battery bank units to charge and discharge the battery bank unit;
a) selecting one of the N battery bank units and completely discharging the selected one after determining the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit,
b) at least some of the N-1 battery bank units excluding the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while the initial life characteristic value of the selected battery bank unit is determined,
And repeating the steps a) and b) sequentially until an initial life characteristic value of each of the N battery bank units is determined,
Wherein the master controller determines a lifetime extension required threshold value for the lifetime characteristic value of the N battery bank units, distinguishes one battery bank unit among the N battery bank units, and controls the DC / DC When the converter discharges after discharging the separated battery bank unit, identifies the battery bank unit in which the lifetime characteristic value has reached the lifetime extension necessary threshold,
The master controller identifies a battery bank unit that has reached the lifetime extension required threshold by distinguishing one of the N battery bank units from the battery bank unit after the full charge and transmits the separated bank unit to the DC / Wherein the battery bank unit is identified by determining whether the lifetime characteristic value of the distinguished battery bank unit satisfies the lifetime extension required threshold value while discharging the battery bank unit completely,
Wherein the DC / DC converter applies an electric pulse to the identified battery bank unit.
N개의 배터리 뱅크 유닛;
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각에 연결되는 스위치;
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛을 방전시키는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터가 방전하기 위해 선택된 배터리 뱅크 유닛과 상기 DC/DC 컨버터를 상기 스위치를 통해 연결하도록 하는 절환기;
a) 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나를 선택하여 완전 충전 후 완전 방전시키면서 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값을 결정하고,
b) 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛을 제외한 나머지 N-1개의 배터리 뱅크 유닛 중 적어도 일부는 상기 선택된 배터리 뱅크 유닛의 초기 수명 특성값이 결정되는 동안 시스템에 전원을 공급하는 정상 동작을 수행시키되,
상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 각각의 초기 수명 특성값이 결정될 때까지 순차적으로 상기 a)와 b) 단계를 반복시키는 마스터 컨트롤러를 포함하고,
상기 마스터 컨트롤러는 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛의 수명 특성값에 대한 수명 연장필요 임계치를 결정하고 상기 N개의 배터리 뱅크 유닛 중 하나의 배터리 뱅크 유닛을 구별하고, 상기 구별된 하나의 배터리 뱅크 유닛을 상기 DC/DC 컨버터로 완전 충전 후 완전 방전할 때 상기 수명 특성값이 상기 수명 연장필요 임계치를 만족하는지 여부에 따라 수명 연장이 필요한 배터리 뱅크 유닛을 식별하고, 및
상기 DC/DC 컨버터는 상기 식별된 배터리 뱅크 유닛에 전기 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 수명 관리 장치.A life management device for a battery bank,
N battery bank units;
A switch connected to each of the N battery bank units;
A DC / DC converter for discharging the N battery bank units;
A switch for connecting the DC / DC converter with the selected battery bank unit for discharging the DC / DC converter through the switch;
a) selecting one of the N battery bank units and completely discharging the selected one after determining the initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit,
b) at least some of the N-1 battery bank units other than the selected battery bank unit perform a normal operation of supplying power to the system while determining an initial lifetime characteristic value of the selected battery bank unit,
And repeating the steps a) and b) sequentially until an initial life characteristic value of each of the N battery bank units is determined,
Wherein the master controller determines a lifetime extension required threshold value for the life characteristic value of the N battery bank units, distinguishes one battery bank unit among the N battery bank units, and transmits the distinguished one battery bank unit to the DC / DC converter identifies a battery bank unit requiring an extension of life according to whether or not the life characteristic value satisfies the life extension necessity threshold when the battery is fully discharged after full charging, and
Wherein the DC / DC converter applies an electric pulse to the identified battery bank unit.
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